JP2018009831A

JP2018009831A - 情報処理装置、光学機器、制御方法、プログラム及び記憶媒体

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Publication number: JP2018009831A
Application number: JP2016137429A
Authority: JP
Inventors: 林　幸雄; Yukio Hayashi; 幸雄林; 阿部　義徳; Yoshinori Abe; 義徳阿部
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2036-07-12
Also published as: JP6958990B2

Abstract

【課題】受光部の出力信号を補正するための基準となる信号を好適に推定することが可能な情報処理装置を提供する。【解決手段】ライダ１は、照射方向を変えながら射出光Ｌｏを照射する走査部５５と、所定の照射方向に配置され、射出光Ｌｏを反射する反射体８と、対象物にて反射された射出光Ｌｏの戻り光Ｌｒを受光するＡＰＤ４１と、ＤＳＰ１６とを備える。ＤＳＰ１６は、反射体８によって反射された戻り光ＬｒをＡＰＤ４１が受光したときのＡＰＤ４１の出力信号に基づいて、マッチドフィルタ８１によって利用される基準受信パルスｇを推定する基準受信パルス推定部８０を備える。【選択図】図１５

Description

本発明は、レーザ光を利用した光学機器の情報処理技術に関する。

従来から、被検出空間にレーザ光のパルスを照射し、その反射光のレベルに基づいて、被検出空間内の対象物を検出するレーザレーダ装置が知られている。このようなレーザレーダ装置には、ＳＮＲの向上等を目的として、受光部の出力信号に対してフィルタリングを行うものが存在する。例えば、特許文献１には、レーザレーダ装置において、受光部の出力信号に対してマッチドフィルタを用いる点が記載されている。

特開２００７−２２５３１８号公報

マッチドフィルタに供するインパルス応答を既知として予め用意しておき、用意したインパルス応答を用いて受光部の出力信号のフィルタリングを行う場合、レーザレーダ装置ごとの個体差や経年変化、温度等の環境変化などに対応できず、結果としてレーザレーダ装置の出力精度が低下するという問題が生じる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、受光部の出力信号を補正するための基準となる信号を好適に推定することが可能な情報処理装置を提供することを主な目的とする。

請求項に記載の発明は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定部を備える。

また、請求項に記載の発明は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、前記出力信号に基づいて、前記対象物までの距離に関する距離情報を生成する生成部と、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記出力信号に基づいて、前記距離情報を補正する補正部を備える。

また、請求項に記載の発明は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記出力信号に基づいて、前記出力信号におけるノイズを低減させる処理を行うフィルタ部を備える。

また、請求項に記載の発明は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器が実行する制御方法であって、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定工程を有する。

また、請求項に記載の発明は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理するコンピュータが実行するプログラムであって、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定部として前記コンピュータを機能させる。

実施例に係るライダの全体構成を示す。トランスミッタ及びレシーバの構成を示す。走査光学部の構成を示す。同期制御部が生成する制御信号のレジスタ設定例を示す。同期制御部が生成する制御信号の時間的関係を示す。ＡＤＣ出力信号とゲートの関係を示すグラフである。ロータリーエンコーダのパルス列の時間的関係を示す。定常状態でのエンコーダパルスとセグメントスロットの時間関係を示すパルストリガ信号と受信セグメント信号との関係を示す。吸収体の配置を概略的に示した図である。第１実施例においてＤＳＰの行う信号処理のブロック図を示す。１つのセグメント期間内における基準受信パルス及びインパルス応答の波形を示す。フィルタードセグメントの例である。反射体の配置を概略的に示した図である。第２実施例においてＤＳＰの行う信号処理のブロック図を示す。吸収体及び反射体の配置を概略的に示した図である。１セグメント期間内の受信セグメントにおける吸収体からの反射成分と、同期妨害成分と、反射体からの反射成分とをそれぞれ示す。第３実施例においてＤＳＰの行う信号処理のブロック図を示す。同期妨害第２推定部が実行する信号処理のブロック図を示す。

本発明の好適な実施形態によれば、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定部を備える。

上記情報処理装置は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、反射体と、受光部とを備える光学機器の受光部の出力信号を処理するものであって、推定部を備える。推定部は、反射体によって反射されたレーザ光を受光部が受光したときの受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する。この態様では、情報処理装置は、反射体により反射された戻り光に対する受光部の出力信号を利用することで、光学機器の個体差や光学的要素の経年変化及び光学機器が置かれる環境変化等によらず、受光部の出力信号を補正するための基準信号を好適に推定することができる。

上記情報処理装置の一態様では、情報処理装置は、前記基準信号に基づいて前記出力信号のフィルタリングを行うことで、前記補正部として機能するフィルタ部をさらに備える。この態様により、情報処理装置は、推定した基準信号に基づき受光部の出力信号に対するＳＮＲの向上や時間遅延の補正を好適に行うことができる。

上記情報処理装置の他の一態様では、前記反射体の反射率は、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときにＡＤ変換器に入力される前記出力信号が、ノイズに対して識別可能な値であって、かつ、前記ＡＤ変換器において飽和しない値となるような反射率である。この態様により、情報処理装置は、基準信号を推定するのに好適な受光部の出力信号を好適に生成することができる。

上記情報処理装置の他の一態様では、前記レーザ光の照射方向ごとの区間信号を前記出力信号から抽出する区間信号抽出部をさらに備え、前記推定部は、前記所定の照射方向に対応する少なくとも１つの区間信号に基づいて、前記基準信号を推定する。この態様により、情報処理装置は、反射体が配置される照射方向に対応する区間信号に基づいて、好適に基準信号を推定することができる。

上記情報処理装置の他の一態様では、前記推定部は、前記所定の照射方向に対応する前記区間信号を平均化することで、前記基準信号を推定する。この態様により、情報処理装置は、基準信号を高精度に推定することができる。

上記情報処理装置の他の一態様では、前記推定部は、前記照射部が前記所定の照射方向に対して複数回走査したときにそれぞれ得られた前記区間信号を平均化することで、前記基準信号を推定する。この態様により、情報処理装置は、反射体が配置される照射方向の角度の大きさによらず、基準信号を好適に推定することができる。

本発明の他の好適な実施形態によれば、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、前記出力信号に基づいて、前記対象物までの距離に関する距離情報を生成する生成部と、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記出力信号に基づいて、前記距離情報を補正する補正部を備える。この態様によれば、情報処理装置は、反射体により反射された戻り光に対する受光部の出力信号を利用することで、対象物にて反射されたレーザ光の戻り光を受光したときの受光部の出力信号に生じる時間遅延を好適に補正し、的確な距離情報を生成することができる。

本発明の他の好適な実施形態によれば、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記出力信号に基づいて、前記出力信号におけるＳＮＲを向上させる処理を行うフィルタ部を備える。この態様によれば、情報処理装置は、反射体により反射された戻り光に対する受光部の出力信号を利用することで、対象物にて反射されたレーザ光の戻り光を受光したときの受光部の出力信号におけるＳＮＲを好適に向上させることができる。

本発明の他の好適な実施形態によれば、光学機器は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、前記受光部の出力信号を処理する上記いずれか記載の情報処理装置と、を備える。この態様によれば、光学機器は、反射体により反射された戻り光に対する受光部の出力信号を利用することで、対象物にて反射されたレーザ光の戻り光を受光したときの受光部の出力信号を好適に補正することができる。

本発明の他の好適な実施形態によれば、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器が実行する制御方法であって、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定工程を有する。光学機器は、この制御方法を実行することで、光学機器の個体差や光学的要素の経年変化及び光学機器が置かれる環境変化等によらず、受光部の出力信号を補正するための基準信号を好適に取得することができる。

本発明の他の好適な実施形態によれば、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理するコンピュータが実行するプログラムであって、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定部として前記コンピュータを機能させる。コンピュータは、このプログラムを実行することで、光学機器の個体差や光学的要素の経年変化及び光学機器が置かれる環境変化等によらず、受光部の出力信号を補正するための基準信号を好適に取得することができる。好適には、上記プログラムは、記憶媒体に記憶される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

＜基本説明＞
まず、実施例に係るライダの基本的な構成について説明する。

（１）全体構成
図１は、実施例に係るライダの全体構成を示す。ライダ１は、繰り返し射出される光パルスの射出方向（以下、「走査方向」という。）を適切に制御することにより周辺空間を走査し、その戻り光を観測することにより、周辺に存在する物体に関する情報（例えば距離やその存在確率あるいは反射率など）を把握する。具体的に、ライダ１は、光パルス（以下、「射出光」と呼ぶ。）Ｌｏを射出し、外部の物体（ターゲット）により反射された光パルス（以下、「戻り光」と呼ぶ。）Ｌｒを受光することにより、物体に関する情報を生成する。ライダ１は、本発明における「光学機器」の一例である。

図１に示すように、ライダ１は、大別して、システムＣＰＵ５と、ＡＳＩＣ１０と、トランスミッタ３０と、レシーバ４０と、走査光学部５０とを備える。トランスミッタ３０は、ＡＳＩＣ１０から供給されるパルストリガ信号ＰＴに応じて幅５ｎｓｅｃ程度のレーザ光パルスを繰り返し出力する。トランスミッタ３０から出力された光パルスは走査光学部５０に導かれる。

走査光学部５０は、トランスミッタ３０が出力する光パルスを、適切な方向に射出するとともに、この射出光が空間中の物体に出会って反射あるいは散乱されることにより戻ってきた戻り光Ｌｒを集光してレシーバ４０に導く。走査光学部５０は、本発明における「照射部」の一例である。レシーバ４０は、戻り光Ｌｒの強度に比例した信号をＡＳＩＣ１０に出力する。レシーバ４０は、本発明における「受光部」の一例である。

ＡＳＩＣ１０は、レシーバ４０の出力信号を解析することにより、走査空間中の物体に関するパラメータ、例えばその距離を推測して出力する。また、ＡＳＩＣ１０は、適切な走査がなされるように、走査光学部５０を制御する。更にＡＳＩＣ１０はトランスミッタ３０とレシーバ４０に対して夫々が必要とする高電圧を供給する。

システムＣＰＵ５は、少なくとも、通信インターフェースを通じてＡＳＩＣ１０の初期設定、監視、制御を行う。その他の機能は、アプリケーションに応じて異なる。最も単純なライダの場合には、システムＣＰＵ５は、ＡＳＩＣ１０が出力するターゲット情報ＴＩを適切なフォーマットに変換して出力するのみである。システムＣＰＵ５は、例えば、ターゲット情報ＴＩを汎用性の高い点群フォーマットに変換した後、ＵＳＢインターフェースを通じて出力する。

（２）トランスミッタ
トランスミッタ３０は、ＡＳＩＣ１０から供給されるパルストリガ信号ＰＴに応じて、幅５ｎｓｅｃ程度の光パルスを出力する。トランスミッタ３０の構成を図２（Ａ）に示す。トランスミッタ３０は、充電抵抗３１と、ドライバ回路３２と、キャパシタ３３と、充電ダイオード３４と、レーザダイオード（ＬＤ）３５と、ＣＭＯＳスイッチ３６とを備える。

ＡＳＩＣ１０から入力されるパルストリガ信号ＰＴは、ドライバ回路３２を介してＣＭＯＳなどのスイッチ３６を駆動する。ドライバ回路３２は、スイッチ３６を高速駆動するために挿入されている。パルストリガ信号ＰＴの非アサート期間ではスイッチ３６は開いており、トランスミッタ３０内のキャパシタ３３がＡＳＩＣ１０から供給される高電圧Ｖ_ＴＸで充電される。一方、パルストリガ信号ＰＴのアサート期間では、スイッチ３６は閉じ、キャパシタ３３に充電されていた電荷がＬＤ３５を通じて放電される。この結果、ＬＤ３５から光パルスが出力される。

（３）レシーバ
レシーバ４０は、物体からの戻り光Ｌｒの強度に比例した電圧信号を出力する。一般的に、ＰＤあるいはＡＰＤなどの光検出素子は電流出力であるため、レシーバ４０はこの電流を電圧に変換（Ｉ／Ｖ変換）して出力する。レシーバ４０の構成を図２（Ｂ）に示す。レシーバ４０は、ＡＰＤ（ＡｖａｌａｎｃｈｅＰｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）４１と、Ｉ／Ｖ変換部４２と、抵抗４５と、キャパシタ４６と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４７とを備える。Ｉ／Ｖ変換部４２は、帰還抵抗４３と、オペアンプ４４とを備える。

本実施例では、光検出素子としてＡＰＤ４１が使用されている。ＡＰＤ４１には、ＡＳＩＣ１０から供給される高電圧Ｖ_ＲＸが逆バイアスとして印加されており、物体からの戻り光Ｌｒに比例した検出電流が流れる。ＡＰＤ４１の降伏電圧に近い逆バイアスを印加することにより、高いアバランチゲインを得ることができ、微弱な戻り光も検出することが可能となる。最終段のＬＰＦ４７は、ＡＳＩＣ１０内のＡＤＣ２０によるサンプリングに先立って、信号の帯域幅を制限する目的で設置されている。本実施例では、ＡＤＣ２０のサンプリング周波数は５１２ＭＨｚであり、ＬＰＦ４７の遮断周波数は２５０ＭＨｚ程度となっている。

（４）走査光学部
走査光学部５０は、トランスミッタ３０から入力される光パルスを射出光Ｌｏとして適切な方向に射出するとともに、この射出光Ｌｏが空間中の物体に出会って反射あるいは散乱されることにより戻ってきた戻り光Ｌｒをレシーバ４０に導く。走査光学部５０の構成例を図３に示す。走査光学部５０は、回転ミラー６１と、コリメータレンズ６２と、集光レンズ６４と、光学フィルタ６５と、同軸ミラー６６と、ロータリーエンコーダ６７とを備える。

トランスミッタ３０のＬＤ３５から出力された光パルスは、コリメータレンズ６２に入射する。コリメータレンズ６２は、レーザ光を適切な発散角度に（一般的には０〜１°程度に）コリメートする。コリメータレンズ６２からの射出光は小型の同軸ミラー６６により鉛直下方に反射され、回転ミラー６１の回転軸（中心）に入射する。回転ミラー６１は、鉛直上方より入射するレーザ光を水平方向に反射して、走査空間に射出する。回転ミラー６１はモータ５４の回転部に取り付けられており、回転ミラー６１によって反射されたレーザ光はモータ５４の回転に伴って射出光Ｌｏとして水平平面を走査する。

走査空間に存在する物体により反射あるいは散乱されることでライダ１に戻ってきた戻り光Ｌｒは、回転ミラー６１により鉛直上方向に反射され、光学フィルタ６５に入射する。光学フィルタ６５には、戻り光Ｌｒに加えて、物体が太陽等により照らされていることによって生じる背景光も入射する。光学フィルタ６５は、こうした背景光を選択的に排除するために設置されている。具体的には、光学フィルタ６５は、射出光Ｌｏの波長（本実施例では９０５ｎｍ）の前後±１０ｎｍ程度の成分のみを選択的に通過せしめる。光学フィルタ６５の通過帯域が広い場合には、多くの背景光が後続段のレシーバ４０に入光することになる。この結果、レシーバ４０内のＡＰＤ４１の出力には大きなＤＣ電流成分が現れることとなり、このＤＣ成分に起因するショット雑音（背景光ショット雑音）の影響によりＳＮが劣化することとなり、好ましくない。しかしながら、通過帯域が過度に狭い場合には、射出光自体も抑圧されることになり、好ましくない。集光レンズ６４は、光学フィルタ６５を通過した光を集光して、レシーバ４０のＡＰＤ４１へと導く。

モータ５４には、走査方向を検出するために、ロータリーエンコーダ６７が取り付けられている。ロータリーエンコーダ６７は、モータ回転部に取り付けられた回転盤６８と、モータベースに取り付けられたコード検出器６９とを備える。回転盤６８の外周にはモータ５４の回転角度を表すスリットが刻まれており、コード検出器６９はこれを読み取り出力する。なお、ロータリーエンコーダ６７の具体的仕様、及びその出力に基づくモータ制御については、後述する。

以上の構成では、コリメータレンズ６２が図１に示す送信光学系５１を構成し、回転ミラー６１とモータ５４が図１に示す走査部５５を構成し、光学フィルタ６５と集光レンズ６４が図１に示す受信光学系５２を構成し、ロータリーエンコーダ６７が図１における走査方向検出部５３を構成している。

（５）ＡＳＩＣ
ＡＳＩＣ１０は、射出光パルスのタイミング制御、ＡＰＤ出力信号のＡＤ変換などを行う。また、ＡＳＩＣ１０は、ＡＤ変換出力に対して適切な信号処理を施すことにより、物体に関するパラメータ（距離、戻り光強度など）の推定を行い、その推定結果を外部に出力する。図１に示すように、ＡＳＩＣ１０は、レジスタ部１１と、クロック生成部１２と、同期制御部１３と、ゲート抽出部１４と、受信セグメントメモリ１５と、ＤＳＰ１６と、トランスミッタ用高電圧生成部（ＴＸＨＶ）１７と、レシーバ用高電圧生成部（ＲＸＨＶ）１８と、プリアンプ１９と、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）２０と、走査制御部２１とを備える。

レジスタ部１１には、外部プロセッサであるシステムＣＰＵ５との通信用のレジスタが配置されている。レジスタ部１１に設けられるレジスタは、外部からの参照のみが可能なＲレジスタと、外部から設定が可能なＷレジスタとに大別される。Ｒレジスタは、主にＡＳＩＣ内部のステイタス値を保持しており、システムＣＰＵ５はこれらの値を通信インターフェースを通じて読み取ることで、ＡＳＩＣ１０の内部ステイタスを監視できる。一方、Ｗレジスタは、ＡＳＩＣ１０の内部で参照される各種パラメータ値を保持する。これらの各種パラメータ値は、通信インターフェースを通じてシステムＣＰＵ５から設定できる。なお、通信用レジスタは、フリップフロップにより実現してもよく、ＲＡＭとして実現してもよい。

クロック生成部１２は、システムクロックＳＣＫを生成し、ＡＳＩＣ１０内の各ブロックに供給する。ＡＳＩＣ１０の多くのブロックは、システムクロックＳＣＫに同期して動作する。本実施例ではシステムクロックＳＣＫの周波数は５１２ＭＨｚとする。システムクロックＳＣＫは、外部より入力されるリファレンスクロックＲＣＫに同期するように、ＰＬＬで生成される。通常、リファレンスクロックＲＣＫの発生源には水晶発振器が用いられる。

ＴＸＨＶ１７は、トランスミッタ３０が必要とするＤＣ高電圧（１００Ｖ程度）を生成する。この高電圧は、ＤＣＤＣコンバータ回路によって、低電圧（５Ｖ〜１５Ｖ程度）を昇圧することによって生成される。

ＲＸＨＶ１８は、レシーバ４０が必要とするＤＣ高電圧（１００Ｖ程度）を生成する。この高電圧は、ＤＣＤＣコンバータ回路によって、低電圧（５Ｖ〜１５Ｖ程度）を昇圧することによって生成される。

同期制御部１３は、各種の制御信号を生成し出力する。本実施例における同期制御部１３は、２つの制御信号、即ち、パルストリガ信号ＰＴとＡＤゲート信号ＧＴを出力する。これらの制御信号の設定例を図４に示し、それらの時間的関係を図５に示す。図５に示すように、これらの制御信号は所定の間隔で分割された時間区間（セグメントスロット）に同期して生成される。セグメントスロットの時間区間幅（セグメント周期）は「ｎＳｅｇ」で設定可能である。本実施例では、特記ない範囲において、「ｎＳｅｇ＝８１９２」に設定されているものとする。

パルストリガ信号ＰＴは、ＡＳＩＣ１０の外部に設けられたトランスミッタ３０に供給される。トランスミッタ３０は、パルストリガ信号ＰＴに応じて光パルスを出力する。パルストリガ信号ＰＴについては、セグメントスロット始点に対する遅延「ｄＴｒｇ」とパルス幅「ｗＴｒｇ」を設定可能である。なお、パルス幅ｗＴｒｇは、狭すぎるとトランスミッタ３０が反応しないため、トランスミッタ３０のトリガ応答仕様に鑑みて決定される。

ＡＤゲート信号ＧＴは、ゲート抽出部１４に供給される。後述するように、ゲート抽出部１４は、ＡＤＣ２０から入力されるＡＤＣ出力信号のうち、ＡＤゲート信号ＧＴのアサート区間のみを抽出して受信セグメントメモリ１５に格納する。ＡＤゲート信号ＧＴについては、セグメントスロット始点に対する遅延時間「ｄＧａｔｅ」とゲート幅「ｗＧａｔｅ」を設定可能である。

プリアンプ１９は、ＡＳＩＣ１０の外部に設置されたレシーバ４０から入力されるアナログ電圧信号を電圧増幅し、後続のＡＤＣ２０に供給する。なお、プリアンプ１９の電圧ゲインはＷレジスタにより設定可能である。

ＡＤＣ２０は、プリアンプ１９の出力信号をＡＤ変換してデジタル系列に変換する。本実施例においては、ＡＤＣ２０のサンプリングクロックとしてシステムクロックＳＣＫが使用されており、ＡＤＣ２０の入力信号は５１２ＭＨｚでサンプリングされる。

ゲート抽出部１４は、ＡＤＣ２０から入力されるＡＤＣ出力信号のうち、ＡＤゲート信号ＧＴのアサート区間のみを抽出して受信セグメントメモリ１５に格納する。ゲート抽出部１４により抽出された区間信号を以下「受信セグメント信号ＲＳ」と呼ぶ。即ち、受信セグメント信号ＲＳは、ベクター長がゲート幅ｗＧａｔｅに等しい実数ベクトルである。ゲート抽出部１４は、本発明における「区間信号抽出部」及び「生成部」の一例である。また、受信セグメント信号ＲＳ及び後述の受信セグメントｙは、本発明における「距離情報」の一例である。

ここで、ＡＤＣ出力信号と受信セグメントとの関係、及びゲート位置の設定について説明する。図６（Ａ）はセグメントスロットを示している。図６（Ｂ）に示すように、パルストリガ信号ＰＴはセグメントスロット始点に対してｄＴｒｇだけ遅れてアサートされる。図６の例ではｄＴｒｇ＝０であるので、パルストリガ信号ＰＴはセグメントスロット始点でアサートされる。図６（Ｃ）は、ライダの走査原点に物体が置かれている場合のＡＤＣ出力信号（受信セグメント信号ＲＳ）を示している。即ち、図６（Ｃ）は、ターゲット距離（動径Ｒ）が０ｍの場合の受信セグメント信号ＲＳを例示している。図示のように、Ｒ＝０ｍの場合であっても、受信パルスの立ち上がりは、パルストリガ信号の立ち上がりよりシステム遅延Ｄ_ＳＹＳだけ遅れて観測される。なお、システム遅延Ｄ_ＳＹＳの発生要因としては、トランスミッタ３０内のＬＤドライバ回路の電気的遅延、送信光学系５１での光学的遅延、受信光学系５２での光学的遅延、レシーバ４０での電気的遅延、ＡＤＣ２０での変換遅延などが考えられる。

図６（Ｄ）は、物体が動径Ｒに置かれている場合の受信セグメント信号ＲＳを例示している。この場合には、図６（Ｃ）と比べて、走査原点から物体までの光の往復時間だけ、遅延が増加することになる。この増加した遅延が、いわゆる「ＴＯＦ（ＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔ）遅延」である。このＴＯＦ遅延をＤサンプルとするならば、動径Ｒは下記の式で算出できる。

図６（Ｆ）は、ｄＧａｔｅ＝０の場合のＡＤゲート信号ＧＴを例示するものである。前述したとおり、ゲート抽出部１４は、ＡＤＣ出力信号から、ＡＤゲート信号ＧＴのアサート区間のみを抽出する。後述するＤＳＰ１６は、この抽出区間のみに基づいて、物体に関するパラメータ推定を行う。したがって、ＴＯＦ遅延時間が大きい場合には、物体からの戻りパルス成分がゲートからはみ出してしまい正当なパラメータ推定が行えない。正当なパラメータ推定が行われるためにはＴＯＦ遅延時間Ｄが次式を満たしていることが必要となる。

ここでＬ_ＩＲはシステムの総合インパルス応答の長さであり、Ｄ_ＭＡＸは正当なパラメータ推定が可能な最大ＴＯＦ遅延時間として定義される。図６（Ｅ）は、ＴＯＦ遅延時間がこの最大ＴＯＦ遅延時間に等しい場合の受信セグメント信号ＲＳを例示している。

なお、図６の例に代えて、ゲート遅延ｄＧａｔｅがシステム遅延時間に等しく設定されてもよい。このように設定することで、より遠い距離の物体まで、正当なパラメータ推定が可能となる。

走査制御部２１は、ＡＳＩＣ１０の外部に設置されたロータリーエンコーダ６７の出力を監視し、これに基づいてモータ５４の回転を制御する。具体的には、走査制御部２１は、走査光学部５０のロータリーエンコーダ６７（走査方向検出部５３）から出力される走査方向情報ＳＤＩに基づいて、トルク制御信号ＴＣをモータ５４に供給する。本実施例におけるロータリーエンコーダ６７は、Ａ相とＺ相の２つのパルス列（以下、「エンコーダパルス」と呼ぶ。）を出力する。両パルス列の時間関係を図７（Ａ）に示す。図示のように、Ａ相については、モータ５４の回転１°毎に１パルスが生成出力される。従って、モータ５４の１回転毎に３６０のＡ相エンコーダパルスが生成出力されることになる。一方、Ｚ相については、モータ５４の１回転につき１パルスが、所定の回転角に対応して、生成出力される。

走査制御部２１は、エンコーダパルスの立ち上がり時刻をシステムクロックＳＣＫのカウンタ値として計測し、これが所望の値となるようにモータ５４のトルクを制御する。即ち、走査制御部２１は、エンコーダパルスとセグメントスロットが所望の時間関係となるようにモータ５４をＰＬＬ制御する。

エンコーダパルスとセグメントスロットの時間関係は、図７（Ｂ）に示されるＷレジスタによって設定可能となっている。「ｎＰｐｒ」には、モータ回転毎のＡ相エンコーダパルス数が設定される。これは、ロータリーエンコーダ６７の仕様で決まる値であり、本実施例では前述の３６０が設定される。「ｎＲｐｆ」はフレーム毎の回転数を与えるものであり、「ｎＳｐｆ」はフレーム毎のセグメント数を与えるものである。また、「ｄＳｍｐＡ」、「ｄＳｍｐＺ」は、エンコーダパルスの立ち上がりとセグメントスロットとの時間関係をサンプルクロック単位で調整するために用意されており、エンコーダパルスのセグメントスロット始点に対する遅延を規定することができる。一方、「ｄＳｅｇＺ」は、Ｚ相パルスの立ち上がりとフレームとの時間関係をセグメント単位で調整するために用意されている。

定常状態でのエンコーダパルスとセグメントスロットの時間関係を図８に示す。図示のように、デフォルト設定においては、１フレームは１８００のセグメントから構成され、１フレームでモータ５４は１回転することになる。

（６）ＤＳＰ
ＤＳＰ１６は、受信セグメントメモリ１５から受信セグメントｙ_{ｆｒｍ，ｓｅｇ}を順次的に読み出して、これに対して処理を行う。ここで、「ｆｒｍ」はフレームインデックス、「ｓｅｇ」はセグメントインデックスである。以下、誤解の恐れのない範囲でこれらインデックスの表記を省略する。受信セグメントｙはベクター長ｗＧａｔｅの実数ベクトルであり、次式で表される。

ＤＳＰ１６の詳細な構成については、第１〜第３実施例で説明する。ＤＳＰ１６は、本発明における「情報処理装置」の一例である。

ここで、受信セグメントｙ（即ち受信セグメント信号ＲＳ）には、電磁的飛びつきやグランドに流れる電流の影響等に起因して、セグメント周期に同期した妨害（単に「同期妨害」とも呼ぶ。）が重畳される。図９は、パルストリガ信号ＰＴと受信セグメント信号ＲＳとの関係を示す。図９の例では、パルストリガ信号ＰＴのアサートにより射出される射出光Ｌｏに対してＡＰＤ４１が受光する戻り光Ｌｒの強度が仮に０である場合の受信セグメント信号ＲＳを示している。

図９の例では、パルストリガ信号ＰＴの立ち上がり及び立下りに含まれる高周波成分が受信セグメント信号ＲＳに重畳されている。ここで、パルストリガ信号ＰＴのＴＴＬレベルは通常３．３Ｖ又は５Ｖであり、ＡＰＤ４１が出力する電流レベルはｎＡ又はｐＡのオーダーとなる。従って、この場合、ＡＰＤ４１の出力に対する同期妨害の影響が相対的に大きいため、同期妨害がライダ１の物体検出性能や測距性能の低下の原因となり得る。以上を勘案し、以下に述べる第１及び第３実施例では、ＤＳＰ１６は、同期妨害を推定することで、同期妨害の影響を好適に低減する。

＜第１実施例＞
まず、第１実施例について説明する。概略的には、ライダ１は、特定の走査方向の射出光Ｌｏを吸収する吸収体を備え、ＤＳＰ１６は、当該吸収体に入射する走査方向に対応する受信セグメントｙを平均化することで、同期妨害を推定する。そして、ＤＳＰ１６は、推定した同期妨害を受信セグメントｙから減算する。これにより、同期妨害の影響を好適に低減させる。

図１０（Ａ）は、吸収体７の配置を概略的に示した図である。図１０（Ａ）では、吸収体７は、走査部５５等を収容する略円筒状のライダ１の筺体２５付近に配置されている。ここで、吸収体７は、走査部５５により走査される３６０度の射出光Ｌｏの照射方向のうち、ライダ１が対象物を検出する対象とする方向以外の方向である検出対象外方向（矢印Ａ１参照）に設けられている。図１０（Ａ）の例では、吸収体７は、角度「θａ」（例えば６０度）分の射出光Ｌｏが照射されるライダ１の後方の筺体２５の壁面に存在している。この場合、吸収体７は、例えば、射出光Ｌｏ及び戻り光Ｌｒを透過させる筺体２５の透明カバーの内側に設けられる。他の例では、吸収体７は、上述の筺体２５の透明カバーのうち射出光Ｌｏを吸収するように加工（例えば黒塗り）された部分であってもよい。以後では、走査部５５による１回分の走査が行われる期間（即ち１つのフレーム期間）内において、吸収体７に照射された射出光ＬｏをＡＰＤ４１が受光する期間を「反射抑制期間Ｔｔａｇ１」とも呼ぶ。反射抑制期間Ｔｔａｇ１は、吸収体７に射出光Ｌｏが照射される各走査角度に対応する複数のセグメント期間を含む。吸収体７に射出光Ｌｏが照射される走査角度に関する情報（例えばセグメントインデックス等）は、ＤＳＰ１６が参照できるようにＷレジスタ等に予め記憶される。

図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の例において、吸収体７が配置される方向に射出光Ｌｏが射出された状態を示す。吸収体７は、射出光Ｌｏが入射した場合、射出光Ｌｏの少なくとも一部を吸収することで、後述する同期妨害の推定に影響を与えない反射率、即ち同期妨害のレベルに対して十分に小さいレベルのＡＰＤ４１の出力信号を発生させる反射率（例えば０．１％）を実現する。この場合、吸収体７で反射された射出光Ｌｏである戻り光Ｌｒは、ＡＰＤ４１が検知する同期妨害の出力レベルに対して十分に小さい強度となって走査部５５に到達する。なお、吸収体７が射出光Ｌｏを完全に吸収する素材である場合には、戻り光Ｌｒは発生しない。

ここで、吸収体７は、例えば、非常に低い反射率の素材により射出光Ｌｏの反射面が形成される。他の例では、吸収体７は、多重反射構造を有し、各反射構造の内面（反射面）がそれぞれ低反射率となるビームダンパ等であってもよい。

図１１は、第１実施例においてＤＳＰ１６が実行する信号処理のブロック図を示す。図１１に示すように、第１実施例に係るＤＳＰ１６は、同期妨害推定部７１と、減算器７２と、受信フィルタ７３と、ピーク検出部７４と、判定部７５と、フォーマッタ７６とを備える。ＤＳＰ１６は、受信セグメントメモリ１５から受信セグメントｙを順次的に読み出して、これに対して処理を行う。

同期妨害推定部７１は、反射抑制期間Ｔｔａｇ１内に生成された受信セグメントｙを平均化し、平均化された受信セグメントｙを、推定された同期妨害（「推定同期妨害ｗ」とも呼ぶ。）として減算器７２に供給する。同期妨害推定部７１の詳細については後述する。減算器７２は、受信セグメントｙから、同期妨害推定部７１から供給される推定同期妨害ｗを減算し、推定同期妨害ｗが減算された受信セグメントｙ（「補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈ」とも呼ぶ。）を受信フィルタ７３へ供給する。

受信フィルタ７３は、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈに対して、所定のインパルス応答「ｈ」を畳み込んで（巡回畳みこみ）、フィルタードセグメント「ｚ」を算出する。ピーク検出部７４は、フィルタードセグメントｚ内で振幅が最大となる点、即ちピーク点を検出し、当該ピーク点の遅延「Ｄ」と振幅「Ａ」を出力する。判定部７５は、振幅Ａが所定の閾値「ｔＤｅｔ」より大きい点のみを選択的にフォーマッタ７６に送る。フォーマッタ７６は、遅延Ｄと振幅Ａ、及び当該セグメントのフレームインデックスｆｒｍ、セグメントインデックスｓｅｇを、適切なフォーマットに変換し、ターゲット情報ＴＩとしてシステムＣＰＵ５に出力する。

以下、各ブロックについて詳しく説明する。

同期妨害推定部７１は、スイッチ７７と、平均化処理部７８とを含む。スイッチ７７は、反射抑制期間Ｔｔａｇ１内のみオンとなるように制御されたスイッチであり、反射抑制期間Ｔｔａｇ１内に生成された受信セグメントｙを平均化処理部７８に供給する。なお、スイッチ７７は、反射抑制期間Ｔｔａｇ１の全ての期間でオンとなる必要はなく、反射抑制期間Ｔｔａｇ１の一部の期間においてオンとなるように設定されてもよい。

平均化処理部７８は、スイッチ７７がオンとなる期間に供給された受信セグメントｙを平均化し、平均化された受信セグメントｙを、推定同期妨害ｗとして減算器７２に供給する。推定同期妨害ｗは、ベクター長ｗＧａｔｅの実数ベクトルである。この場合、例えば、平均化処理部７８は、１つのフレーム期間内にスイッチ７７から順次供給される受信セグメントｙを積算し、積算した受信セグメントｙを積算した受信セグメントｙの数により除算することで平均化した受信セグメントｙを、推定同期妨害ｗとして算出する。他の例では、平均化処理部７８は、１つのフレーム期間内に算出した受信セグメントｙの平均をさらにＩＩＲフィルタ等によりフレーム方向に（即ち異なるフレームインデックス間で）平均化したものを、推定同期妨害ｗとして算出する。

受信フィルタ７３は、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈに対して、インパルス応答ｈを畳み込んでフィルタードセグメントｚを算出する。受信フィルタ部７３のインパルス応答ｈは、Ｗレジスタで設定可能であり、例えばフィルタ出力でのＳＮＲが大きくなるように予めシステムＣＰＵ５によって設定される。例えば、インパルス応答ｈは、次式を満たすように設定される。このように設定することで、雑音が白色である場合で、かつシステム総合インパルス応答がｗＧａｔｅに対して有意に短い場合には、オプティマルな性能（高ＳＮＲ）を実現できる。

上式（「関係式Ａ」とも呼ぶ。）において、基準受信パルス「ｇ」は走査原点（Ｒ＝０ｍ）に物体を置いた場合に観測される受信セグメント波形であり、トランスミッタ３０とレシーバ４０を含むシステム全体の総合インパルス応答を代表している。実際に走査原点に物体を置くことが困難な場合には、例えば「Ｒ＝１ｍ」での受信セグメント波形を観測し、これを数学的に時間シフトすることで、等価的に基準受信パルスを測定すれば良い。

図１２（Ａ）は、１つのセグメント期間内における基準受信パルスｇ及びインパルス応答ｈの波形を示す。図１２（Ａ）に示すように、基準受信パルスｇとインパルス応答ｈとは、上式に規定されるように、セグメント期間内で時間反転された関係となる。図１２（Ｂ）は、走査原点（Ｒ＝０ｍ）に物体を置いた場合に観測される補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈ及びフィルタードセグメントｚの波形を示し、図１２（Ｃ）は、「Ｒ＝１０ｍ」の場合に観測される補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈ及びフィルタードセグメントｚの波形を示す。受信フィルタ７３は、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈに対してインパルス応答ｈを畳み込むことで、雑音除去のフィルタリングを行うと共に、図１２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、システム遅延Ｄ_ＳＹＳ（図６（Ｃ）参照）分だけ位相を調整している。

なお、受信フィルタ７１の巡回畳み込み演算は、ＤＦＴを用いて周波数領域で実現されてもよい。こうすることで、演算量を大幅に削減できる。この場合、インパルス応答ｈをＷレジスタで設定可能とする代わりに、インパルス応答ｈを予めＤＦＴ演算して周波数応答Ｈを求めて、周波数応答Ｈを設定可能にしておくとよい。

ピーク検出部７４は、フィルタードセグメント内で振幅が最大となる点、即ち、ピーク点をサブサンプル精度で検出し、当該ピーク点の遅延Ｄと振幅Ａを出力する。図１３に、「Ｒ＝１０ｍ」の場合のフィルタードセグメントを例示する。図中の曲線が標本化する前の連続時間波形を表しており、丸点が標本点を示している。ピーク検出部７４は、標本化系列に基づいて連続時間系でのピーク位置を算出する。図１３の例ではフィルタードセグメント｛ｚ_ｋ：ｋ＝０，１，・・・，ｗＧａｔｅ−１｝上でサンプル単位でのピーク位置は「ｋ＝３４」である。一方、連続時間波形での、即ち、サブサンプル精度でのピーク位置は、
Ｄ＝Ｒ・Ｆｓｍｐ／（ｃ／２）＝３４．１５７
である。ピーク検出部７４は、このサブサンプル精度でのピーク点について、その遅延Ｄと、その振幅Ａを推定算出する。

サブサンプル精度でのピーク点検出処理には、各種のアルゴリズムが適用可能である。以下にその一例を示す。
（手順１）振幅が最大であるサンプル点（図１３ではＰ点）を求める。
（手順２）手順１で求めた点（Ｐ点）、及びその前後の点（Ａ点、Ｂ点）について、これら３点を通る二次曲線を求める。
（手順３）手順２で求めた二次曲線の極大点として遅延Ｄ、振幅Ａを求める。

判定部７５は、ピーク検出部７４から出力されるピーク点情報Ｄ，Ａ（遅延Ｄ，振幅Ａ）に基づいて、当該検出点に物体が存在するか否かの判定を行う。この判定は、ピーク点の振幅Ａと判定閾値「ｔＤｅｃ」とを比較することによって行われる。具体的には、判定部７５は、Ａ＞ｔＤｅｃの場合に「物体が存在する」と判定し、当該ピーク点情報を出力する。一方、判定部７５は、Ａ≦ｔＤｅｃの場合は「物体が存在しない」と判定し、当該ピーク点情報を出力しない。

フォーマッタ７６は、判定部７５から出力されるピーク点情報Ｄ，Ａと当該ピーク点に対応する走査情報（フレームインデックスｆｒｍ、セグメントインデックスｓｅｇ）をユーザー（上位システム）が使いやすい形式に変換する。本実施例におけるフォーマッタ７６は、以下のフォーマット変換を行う。
（１）フレームインデックスｆｒｍは、そのまま出力する。
（２）セグメントインデックスｓｅｇは、水平走査角度θに変換して出力する。
（３）遅延Ｄは、動径（距離）Ｒに変換して出力する（Ｒ＝Ｄ（ｃ／２）／Ｆｓｍｐ)。
（４）振幅Ａは、そのまま出力する。
（５）振幅Ａ、動径Ｒから反射率Ｕを算出して出力する（Ｕ＝Ａ／Ψ（Ｒ））。

ここで、反射率Ｕを算出するための関数「Ψ（Ｒ）」は反射率変換テーブルであり、外部ＣＰＵから設定可能である。同テーブルを、動径Ｒに設置された反射率１００％のランバート拡散体から得られるピーク振幅の期待値に設定しておくことで、誤差の少ない反射率推定が可能となる。

以上説明したように、第１実施例に係るライダ１は、照射方向を変えながら、パルストリガ信号ＰＴに応じて射出光Ｌｏを照射する走査部５５と、所定の照射方向に配置され、射出光Ｌｏを吸収する吸収体７と、射出光Ｌｏの戻り光Ｌｒを受光するＡＰＤ４１と、ＤＳＰ１６とを備える。ＤＳＰ１６は、射出光Ｌｏの照射方向が吸収体７に照射される方向であるときのＡＰＤ４１の出力信号に基づいて、パルストリガ信号ＰＴ等に起因するノイズ信号である推定同期妨害ｗを算出する同期妨害推定部７１を備える。これにより、ライダ１は、同期妨害に起因した物体検出性能や測距性能の劣化を好適に抑制することができる。

＜第２実施例＞
次に、第２実施例について説明する。第２実施例に係るライダ１は、吸収体７に代えて、反射体を備える。そして、ＤＳＰ１６は、反射体で反射された戻り光Ｌｒに対する受信セグメントｙを平均化することで、基準受信パルスｇを推定する。以後では、第１実施例と同様の要素については適宜同一の要素を付し、その説明を省略する。

まず、基準受信パルスｇを推定することの効果について説明する。基準受信パルスｇを特定既知として予め測定してＷレジスタに記憶させた基準受信パルスｇを用いる場合、個体差や経年変化等に基づく誤差の影響が生じ、結果として物体検出性能や測距性能が低下するという問題がある。具体的には、ライダ１の開発工程で基準受信パルスｇの測定を実行する場合には、ＬＤ３５の送信パルス形状や時間遅延に対する個体差やレシーバ４０の個体差等に対応できないという問題がある。一方、ライダ１の製造工程で基準受信パルスｇの測定を実行する場合であっても、上述の送信パルス形状等の経年変化や温度等の周囲環境に起因した変化に対応できないという問題がある。以上を勘案し、第２実施例に係るＤＳＰ１６は、現在のライダ１の状態や周辺環境等に適した基準受信パルスｇを推定することで、物体検出性能や測距性能の低下を好適に抑制する。基準受信パルスｇは、本発明における「基準信号」の一例である。

図１４（Ａ）は、反射体８の配置を概略的に示した図である。図１４（Ａ）では、反射体８は、走査部５５等を収容する略円筒状のライダ１の筺体２５付近に配置されている。ここで、反射体８は、走査部５５により走査される３６０度の射出光Ｌｏの照射方向のうち、ライダ１が対象物を検出する対象とする方向以外の方向である検出対象外方向（矢印Ａ１参照）に設けられている。図１４（Ａ）の例では、反射体８は、角度「θｂ」（例えば６０度）分の射出光Ｌｏが照射されるライダ１の後方の筺体２５の壁面に存在している。この場合、反射体８は、例えば、射出光Ｌｏ及び戻り光Ｌｒを透過させる筺体２５の透明カバーの内側に設けられる。他の例では、反射体８は、上述の筺体２５の透明カバーのうち射出光Ｌｏを反射するように加工された部分であってもよい。以後では、走査部５５による１回分の走査が行われる期間（即ち１つのフレーム期間）内において、反射体８に照射された射出光ＬｏをＡＰＤ４１が受光する期間を「基準反射期間Ｔｔａｇ２」とも呼ぶ。基準反射期間Ｔｔａｇ２は、反射体８に射出光Ｌｏが照射される各走査角度に対応する複数のセグメント期間を含む。反射体８に射出光Ｌｏが照射される走査角度に関する情報（例えばセグメントインデックス等）は、ＤＳＰ１６が参照できるようにＷレジスタ等に予め記憶される。

図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の例において、反射体８が配置される方向に射出光Ｌｏが射出された状態を示す、反射体８は、射出光Ｌｏが入射した場合、所定の反射率により射出光Ｌｏを戻り光Ｌｒとして反射させて戻り光Ｌｒを走査部５５に到達させる。ここで、反射体８の反射率は、反射体８で反射された戻り光ＬｒがＡＰＤ４１に入射した場合に、ＡＤＣ２０に入力されるアナログ電圧信号のレベルがＡＤＣ２０の入力ダイナミックレンジ内に収まる（即ち、雑音に対して小さすぎず、かつ、飽和状態が発生しない）反射率の範囲となる。言い換えると、反射体８の反射率は、反射体８によって反射された戻り光ＬｒをＡＰＤ４１が受光したときにＡＤＣ２０に入力される信号が、ノイズに対して識別可能な値であって、かつ、ＡＤＣ２０において飽和しない値となるような反射率である。反射体８がこのような反射率を有することで、ＤＳＰ１６は、的確に基準受信パルスｇの推定を行うことが可能である。

図１５は、第２実施例においてＤＳＰ１６が実行する信号処理のブロック図を示す。図１５に示すように、第２実施例に係るＤＳＰ１６は、基準受信パルス推定部８０と、マッチドフィルタ８１と、ピーク検出部７４と、判定部７５と、フォーマッタ７６とを備える。ＤＳＰ１６は、受信セグメントメモリ１５から受信セグメントｙを順次的に読み出して、これに対して処理を行う。

基準受信パルス推定部８０は、基準反射期間Ｔｔａｇ２内に生成された受信セグメントｙを平均化し、平均化された受信セグメントｙを、基準受信パルスｇとしてマッチドフィルタ８１へ供給する。基準受信パルス推定部８０は、本発明における「推定部」の一例である。基準受信パルス推定部８０は、スイッチ７７Ａと、平均化処理部７８Ａとを有する。

スイッチ７７Ａは、基準反射期間Ｔｔａｇ２内のみオンとなるように制御されたスイッチであり、基準反射期間Ｔｔａｇ２内に生成された受信セグメントｙを平均化処理部７８Ａに供給する。なお、スイッチ７７Ａは、基準反射期間Ｔｔａｇ２の全ての期間でオンとなる必要はなく、基準反射期間Ｔｔａｇ２の一部の期間においてオンとなるように設定されてもよい。

平均化処理部７８Ａは、スイッチ７７Ａがオンとなる期間に供給された受信セグメントｙを平均化し、平均化された受信セグメントｙを、推定された基準受信パルスｇとしてマッチドフィルタ８１へ供給する。この場合、例えば、平均化処理部７８Ａは、１つのフレーム期間内にスイッチ７７Ａから順次供給される受信セグメントｙを積算し、積算した受信セグメントｙを積算した受信セグメントｙの数により除算することで平均化した受信セグメントｙを、推定された基準受信パルスｇとして算出する。他の例では、平均化処理部７８Ａは、１つのフレーム期間内に算出した受信セグメントｙの平均をさらにＩＩＲフィルタ等によりフレーム方向に（即ち異なるフレームインデックス間で）平均化したものを、推定された基準受信パルスｇとして算出する。

マッチドフィルタ８１は、受信フィルタ７３Ａと、時間反転部７９とを含む。時間反転部７９は、上述した関係式Ａに基づき、基準受信パルスｇからインパルス応答ｈを生成する。この場合、基準受信パルスｇとインパルス応答ｈとは、図１２（Ａ）に示したように、セグメント期間内で時間反転させた関係となる。受信フィルタ７３Ａは、受信セグメントｙに対して、時間反転部７９が出力するインパルス応答ｈを畳み込んでフィルタードセグメントｚを算出する。この場合、受信フィルタ７３Ａに供給されるインパルス応答ｈは、現在のライダ１の状態や周辺環境等に即した基準受信パルスｇから生成されている。よって、受信フィルタ７３Ａは、送信パルス形状等の経年変化や温度等の周囲環境に起因した変化によらず、雑音や時間遅延等を的確に補正したフィルタードセグメントｚをピーク検出部７４に出力することができる。マッチドフィルタ８１は、本発明における「フィルタ部」及び「補正部」の一例である。

ピーク検出部７４は、フィルタードセグメントｚ内で振幅が最大となるピーク点を検出し、当該ピーク点の遅延Ｄと振幅Ａを出力する。判定部７５は、振幅Ａが閾値ｔＤｅｔより大きい点のみを選択的にフォーマッタ７６に送る。フォーマッタ７６は、遅延Ｄと振幅Ａ、及び当該セグメントのフレームインデックスｆｒｍ、セグメントインデックスｓｅｇを、適切なフォーマットに変換し、ターゲット情報ＴＩとしてシステムＣＰＵ５に出力する。

以上説明したように、第２実施例に係るライダ１は、照射方向を変えながら射出光Ｌｏを照射する走査部５５と、所定の照射方向に配置され、射出光Ｌｏを反射する反射体８と、対象物にて反射された射出光Ｌｏの戻り光Ｌｒを受光するＡＰＤ４１と、ＤＳＰ１６とを備える。ＤＳＰ１６は、反射体８によって反射された戻り光ＬｒをＡＰＤ４１が受光したときのＡＰＤ４１の出力信号に基づいて、マッチドフィルタ８１によって利用される基準受信パルスｇを推定する基準受信パルス推定部８０を備える。これにより、ライダ１は、送信パルス形状等の経年変化や温度等の周囲環境の変化に対応した基準受信パルスｇを好適に推定して高ＳＮＲを実現することができる。

＜第３実施例＞
次に、第３実施例について説明する。第３実施例では、ＤＳＰ１６は、第１実施例で説明した推定同期妨害ｗの算出処理と、第２実施例で説明した基準受信パルスｇの推定処理との両方を実行する。この場合、ＤＳＰ１６は、吸収体７での反射率が理想値（即ち実質０％）でない場合を想定し、吸収体７により反射された戻り光Ｌｒの影響を排除する処理を実行する。これにより、ＤＳＰ１６は、受信セグメントｙに影響を与える吸収体７からの戻り光Ｌｒが発生する場合であっても、推定同期妨害ｗ及び基準受信パルスｇを的確に推定する。

まず、吸収体７及び反射体８の配置例について説明する。図１６（Ａ）は、吸収体７及び反射体８の配置を概略的に示した図である。

図１６（Ａ）では、吸収体７及び反射体８は、略円筒状のライダ１の筺体２５付近に配置されている。この場合、走査部５５に対する吸収体７の距離と、走査部５５に対する反射体８の距離とは略等距離となっている。さらに、吸収体７及び反射体８は、第１及び第２実施例と同様、走査部５５により走査される３６０度の射出光Ｌｏの照射方向のうち、ライダ１が対象物を検出する対象とする方向以外の検出対象外方向（矢印Ａ１参照）にそれぞれ設けられている。なお、図１６（Ａ）では、吸収体７と反射体８とは隣接して設けられているが、これに限らず所定間隔だけ離れて設けられてもよい。

次に、吸収体７により反射された戻り光Ｌｒの影響について説明する。図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の例において、吸収体７が配置される方向に射出光Ｌｏが射出された状態を示す。

図１６（Ｂ）の場合、理想的には、吸収体７の反射率が実質的に０となり、ＡＰＤ４１が受光する戻り光Ｌｒの強度が実質的に０になることが望ましい。しかし、実際には、そのような反射率を有する吸収体７を用意するのが困難であったり、仮にそのような反射率を有する吸収体７を設けた場合であっても、経年変化等に起因して徐々に反射率が理想値から乖離してしまったりすることが考えられる。この場合には、無視できない程度の光量を有する吸収体７からの戻り光Ｌｒが走査部５５に到達し、受信セグメントｙに影響を与えることになる。

図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、受信セグメントｙに重畳される吸収体７からの反射成分と、同期妨害成分と、反射体８からの反射成分とをそれぞれ示す。ここで、反射抑制期間Ｔｔａｇ１では、受信セグメントｙの波形は、図１７（Ａ）に示す吸収体７からの反射成分と図１７（Ｂ）に示す同期妨害成分との和（より詳細にはランダム雑音も加わる）に相当する。よって、第１実施例で説明した同期妨害推定部７１による推定同期妨害ｗの算出方法では、推定同期妨害ｗに図１７（Ｂ）に示す同期妨害成分に加えて、図１７（Ａ）に示す吸収体７からの反射成分が含まれることになり、的確に同期妨害成分の推定ができなくなる。

一方、吸収体７と反射体８は、それぞれ走査部５５に対して略等距離に配置されていることから、図１７（Ａ）、（Ｃ）に示すように、吸収体７からの反射成分のピーク位置と、反射体８からの反射成分のピーク位置とはほぼ等しい。以上を勘案し、ＤＳＰ１６は、後述するように、反射抑制期間Ｔｔａｇ１で得られる受信セグメントｙ（即ち吸収体７からの反射成分が重畳された推定同期妨害ｗ）に対し、図１７（Ｃ）に示す反射体８からの反射成分との相関を算出することで、図１７（Ａ）に示す吸収体７からの反射成分のレプリカを好適に生成し、反射成分が重畳された推定同期妨害から反射成分のレプリカを減算することで好適に同期妨害のみを推定する。

図１８は、第３実施例においてＤＳＰ１６が実行する信号処理のブロック図を示す。図１８に示すように、第３実施例に係るＤＳＰ１６は、同期妨害第１推定部７１Ｘと、同期妨害第２推定部７１Ｙと、減算器７２と、基準受信パルス推定部８０Ａと、マッチドフィルタ８１Ａと、ピーク検出部７４と、判定部７５と、フォーマッタ７６とを備える。ＤＳＰ１６は、受信セグメントメモリ１５から受信セグメントｙを順次的に読み出して、これに対して処理を行う。

同期妨害第１推定部７１Ｘは、第１実施例の同期妨害推定部７１と同様の処理を実行することで、反射抑制期間Ｔｔａｇ１内の受信セグメントｙから第１実施例の推定同期妨害ｗに相当する補正前推定同期妨害「ｖ」を生成する。具体的には、同期妨害第１推定部７１Ｘは、反射抑制期間Ｔｔａｇ１のみオンとなるスイッチを有し、反射抑制期間Ｔｔａｇ１での受信セグメントｙを抽出する。そして、同期妨害第１推定部７１Ｘは、抽出した反射抑制期間Ｔｔａｇ１での受信セグメントｙを第１実施例の平均化処理部７８と同様の平均化処理を実行することで、ベクター長ｗＧａｔｅの実数ベクトルである補正前推定同期妨害ｖを生成する。

同期妨害第２推定部７１Ｙは、反射抑制期間Ｔｔａｇ１の終了時点において、後述する基準受信パルス推定部８０Ａが推定した基準受信パルスｇ及び同期妨害第１推定部７１Ｘが算出した補正前推定同期妨害ｖに基づき、図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分を補正前推定同期妨害ｖから除去した推定同期妨害ｗを算出する。同期妨害第２推定部７１Ｙのブロック構成例については後述する。なお、同期妨害第２推定部７１Ｙが推定同期妨害ｗを算出するまでの期間では、同期妨害第２推定部７１Ｙは、補正前推定同期妨害ｖを推定同期妨害ｗとして減算器７２に供給する。

減算器７２は、第１実施例と同様に、受信セグメントｙから推定同期妨害ｗを減算し、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈを基準受信パルス推定部８０Ａ及びマッチドフィルタ８１Ａにそれぞれ供給する。この場合、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈは、図１７（Ｂ）に示す同期妨害成分が減算器７２により減算されている。なお、図１７（Ａ）に示す吸収体７からの反射成分を含んだ補正前推定同期妨害ｖが推定同期妨害ｗとして減算器７２に入力される期間では、減算器７２は、後述するように、図１７（Ｂ）に示す同期妨害成分に加えて、図１７（Ａ）に示す吸収体７の反射成分の減算を行うことになる。その結果、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈは、図１７（Ａ）に示す吸収体７の反射成分だけ過剰に減算されることになる。

基準受信パルス推定部８０Ａは、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈに対して第２実施例の基準受信パルス推定部８０と同様の処理を実行することで、基準受信パルスｇを推定する。具体的には、基準受信パルス推定部８０Ａは、第２実施例のスイッチ７７Ａ及び平均化処理部７８Ａに相当する要素を有し、基準反射期間Ｔｔａｇ２内に生成された補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈを抽出して平均化し、平均化された補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈを基準受信パルスｇとして推定する。基準受信パルス推定部８０Ａは、推定した基準受信パルスｇを、同期妨害第２推定部７１Ｙ及びマッチドフィルタ８１Ａにそれぞれ供給する。

ここで、基準受信パルス推定部８０Ａに供給される補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈは、補正前推定同期妨害ｖが推定同期妨害ｗとして減算器７２に入力される期間では、図１７（Ａ）に示す吸収体７の反射成分だけ過剰に減算された状態となっている。従って、この期間中では、基準受信パルス推定部８０Ａは、図１７（Ａ）に示す吸収体７の反射成分だけ過剰に減算された基準受信パルスｇを同期妨害第２推定部７１Ｙに供給する。

マッチドフィルタ８１Ａは、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈに対して第２実施例のマッチドフィルタ８１と同様の処理を行うことで、フィルタードセグメントｚを生成してピーク検出部７４へ供給する。具体的には、マッチドフィルタ８１Ａは、第２実施例の受信フィルタ７３Ａと時間反転部７９に相当する要素を有し、基準受信パルスｇから関係式Ａに基づきインパルス応答ｈを生成した後、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈに対してインパルス応答ｈを畳み込んでフィルタードセグメントｚを算出する。

図１９は、同期妨害第２推定部７１Ｙが実行する信号処理のブロックを示す。図１９に示すように、同期妨害第２推定部７１Ｙは、相関算出部８６と、レプリカ生成部８７と、減算器８８とを有する。また、図１９では、補正前推定同期妨害ｖが推定同期妨害ｗとして減算器７２に入力される期間における各入出力の波形を一点鎖線枠９０〜９３内に示している。

相関算出部８６は、同期妨害第１推定部７１Ｘから供給される補正前推定同期妨害ｖと、基準受信パルス推定部８０Ａから供給される基準受信パルスｇとの相関を計算することで、吸収体７からの反射成分（図１７（Ａ）参照）のピーク位置での振幅の推定値に相当する振幅推定値「Ａ_ｄａｒｋ」を算出する。具体的には、相関算出部８６は、以下の式に示すように、ベクター長がゲート幅ｗＧａｔｅ（ここでは１０２４）に等しい実数ベクトルである補正前推定同期妨害ｖと正規化した基準受信パルスｇとのスカラー積（内積）を計算することで、振幅推定値Ａ_ｄａｒｋを算出する。

ここで、上式に基づく振幅推定値Ａ_ｄａｒｋの算出の妥当性について説明する。基準受信パルスｇは、図１７（Ａ）に示す吸収体７の反射成分だけ過剰に減算された状態で基準受信パルス推定部８０Ａから相関算出部８６に供給される。従って、この場合、基準受信パルスｇは、一点鎖線枠９１内に示されるように、図１７（Ｃ）に示す反射体８からの反射成分と吸収体７からの反射成分に起因した過剰減算分との和に相当する。また、相関算出部８６に供給される補正前推定同期妨害ｖは、一点鎖線枠９０内に示されるように、図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分と、図１７（Ｂ）に示した同期妨害成分との和に相当する。この場合、反射体８からの反射成分と吸収体７からの反射成分に起因した過剰減算分とは、ピーク位置が略一致し、これらの和に相当する基準受信パルスｇのピーク位置は、吸収体７からの反射成分のピーク位置と略一致することになる。従って、相関算出部８６は、上式に基づき、基準受信パルスｇと補正前推定同期妨害ｖとの相関を算出することで、図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分のピーク位置の振幅を的確に推定することができる。なお、上述の振幅推定値Ａ_ｄａｒｋの算出式では、ルート演算を避け、かつ、後述するレプリカｕの算出の際の基準受信パルスｇの大きさによる除算を省くため、補正前推定同期妨害ｖと基準受信パルスｇとのスカラー積が基準受信パルスｇの大きさの２乗により除算されている。

レプリカ生成部８７は、相関算出部８６が出力する振幅推定値Ａ_ｄａｒｋと基準受信パルスｇに基づき、図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分のレプリカ「ｕ」を生成する。レプリカｕは、ベクター長がゲート幅ｗＧａｔｅに等しい実数ベクトルである。ここで、レプリカ生成部８７は、基準受信パルスｇのピーク位置が図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分のピーク位置と略一致することを勘案し、以下の式に示すように、基準受信パルスｇとピーク位置が一致し、ピーク位置での振幅が振幅推定値Ａ_ｄａｒｋに相当する振幅となるようにレプリカｕを生成する。

このようにすることで、レプリカ生成部８７は、一点鎖線枠９２内に示すように、図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分のレプリカを好適に生成することができる。

減算器８８は、レプリカ生成部８７が生成したレプリカｕを補正前推定同期妨害ｖから減算する。この場合、一点鎖線枠９３内に示すように、推定同期妨害ｗは、図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分が補正前推定同期妨害ｖから好適に除去されている。その後、推定同期妨害ｗは減算器７２に供給され、減算器７２は、推定同期妨害ｗを受信セグメントｙから減算した補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈを生成して基準受信パルス推定部８０Ａ及びマッチドフィルタ８１Ａに供給する。この場合、基準受信パルス推定部８０Ａは、図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分の影響分が除かれた基準受信パルスｇ（図１７（Ｃ）参照）を生成する。マッチドフィルタ８１Ａは、同期妨害成分が除去された補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈに対し、吸収体７からの反射成分の影響分が除かれた基準受信パルスｇに基づくフィルタリングを行う。これにより、マッチドフィルタ８１Ａは、雑音や時間遅延等を的確に補正したフィルタードセグメントｚをピーク検出部７４に出力する。

ここで、図１８に示すＤＳＰ１６のブロック構成において、同期妨害第２推定部７１Ｙを設けることの効果についてさらに補足説明する。図１８に示す構成に代えて、仮に同期妨害第２推定部７１Ｙを設けない構成の場合（即ち、第１実施例の同期妨害推定部７１と第２実施例の基準受信パルス推定部８０とを単に並べた構成の場合）、反射抑制期間Ｔｔａｇ１で算出される推定同期妨害ｗは、図１７（Ｂ）に示した同期妨害成分に加えて、図１７（Ａ）に示した吸収体７からの反射成分が含まれることになる。この場合、ライダ１の検出対象方向の走査期間においても、吸収体７からの反射成分が含まれる推定同期妨害ｗに基づき補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈが生成されるため、補正受信セグメントｙ_ｄａｓｈに基づく反射率や測距の推定に誤差が生じることになる。また、基準反射期間Ｔｔａｇ２で算出される基準受信パルスｇは、図１９の一点鎖線枠９１に示すように、吸収体７からの反射成分に起因した過剰減算分が含まれることになり、基準受信パルスｇの推定精度が低下することになる。以上を勘案し、第３実施例に係るＤＳＰ１６は、推定同期妨害ｗから吸収体７からの反射成分を除去するための同期妨害第２推定部７１Ｙを有することで、吸収体７からの反射成分に起因した誤差等の発生を好適に抑制することができる。

以上説明したように、第３実施例に係るライダ１は、照射方向を変えながら射出光Ｌｏを照射する走査部５５と、第１照射方向に配置され、射出光Ｌｏを反射する反射体８と、第２照射方向に配置され、射出光Ｌｏを吸収する吸収体７と、戻り光Ｌｒを受光するＡＰＤ４１と、ＤＳＰ１６とを備える。ＤＳＰ１６は、射出光Ｌｏの照射方向が第１照射方向及び第２照射方向であるときの各々のＡＰＤ４１の出力信号に基づいて、吸収体７の反射成分のレプリカｕを生成する。これにより、ライダ１は、レプリカｕを補正前推定同期妨害ｖから除去して推定同期妨害ｗを推定することができ、吸収体７からの反射成分に起因した誤差等の発生を好適に抑制することができる。

１ライダ
５システムＣＰＵ
７吸収体
８反射体
１０ＡＳＩＣ
３０トランスミッタ
４０レシーバ
５０走査光学部

Claims

照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、
所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、
対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、
前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定部を備える情報処理装置。
前記基準信号に基づいて前記出力信号のフィルタリングを行うことで、前記補正部として機能するフィルタ部をさらに備える請求項１に記載の情報処理装置。
前記反射体の反射率は、前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときにＡＤ変換器に入力される前記出力信号が、ノイズに対して識別可能な値であって、かつ、前記ＡＤ変換器において飽和しない値となるような反射率である請求項１または２に記載の情報処理装置。
前記レーザ光の照射方向ごとの区間信号を前記出力信号から抽出する区間信号抽出部をさらに備え、
前記推定部は、前記所定の照射方向に対応する少なくとも１つの区間信号に基づいて、前記基準信号を推定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記推定部は、前記所定の照射方向に対応する前記区間信号を平均化することで、前記基準信号を推定する請求項４に記載の情報処理装置。
前記推定部は、前記照射部が前記所定の照射方向に対して複数回走査したときにそれぞれ得られた前記区間信号を平均化することで、前記基準信号を推定する請求項４または５に記載の情報処理装置。
照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、
所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、
対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、
前記出力信号に基づいて、前記対象物までの距離に関する距離情報を生成する生成部と、
前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記出力信号に基づいて、前記距離情報を補正する補正部を備える情報処理装置。
照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、
所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、
対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理する情報処理装置であって、
前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記出力信号に基づいて、前記出力信号におけるノイズを低減させる処理を行うフィルタ部を備える情報処理装置。
照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、
所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、
対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、
前記受光部の出力信号を処理する請求項１〜８のいずれか一項に記載の情報処理装置と、
を備える光学機器。
照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、
所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、
対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器が実行する制御方法であって、
前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定工程
を有する制御方法。
照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、
所定の照射方向に配置され、前記レーザ光を反射する反射体と、
対象物にて反射された前記レーザ光の戻り光を受光する受光部と、を備える光学機器の前記受光部の出力信号を処理するコンピュータが実行するプログラムであって、
前記反射体によって反射された前記レーザ光を前記受光部が受光したときの前記受光部の出力信号に基づいて、補正部によって利用される基準信号を推定する推定部
として前記コンピュータを機能させるプログラム。
請求項１１に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。